Tensile Properties of 3D printed polymeric pieces: comparison of several testing setups

Propiedades de tracción de piezas poliméricas hechas en impresión 3D: comparación de diversas configuraciones de prueba

El objetivo de este trabajo es evaluar y comparar variantes en una metodología para realizar ensayos de tracción en probetas termoplásticas hechas con tecnologías de construcción aditiva (AMT) con modelado por deposición de filamento (FDM). Los procedimientos de ensayo para piezas hechas en máquinas FDM aún no tienen estándares conclusivos, pues la impresión 3D, al ser una tecnología disruptiva que crece exponencialmente, no ha dado tiempo suficiente para establecer un consenso científico definitivo.Actualmente, los estándares de prueba para partes con inyección termoplástica se emplean como sustitutos con una implementación cuidadosa. Se efectuó un estudio comparativo del módulo de elasticidad, determinado en el marco del mismo estándar pero con dispositivos de medición y máquinas de prueba diferentes. Estas máquinas cubren un rango que va desde máquinas de ensayo profesionales de alta precisión hasta máquinas de laboratorio construidas ad-hoc. Se construyeron conjuntos de probetas bajo los mismos parámetros de manufactura en una impresora 3D comercial. Se hizo un análisis de varianza con el fin de evaluar la consistencia y significancia de los datos experimentales para el mismo polímero, teniendo en cuenta el tipo de máquina y su correspondiente configuración. A partir de los datos experimentales, se concluye que, con el debido cuidado, todas las configuraciones de ensayo analizadas pueden alcanzar resultados comparables, especialmente en ausencia de sistemas de medición sofisticados y costosos.

INTRODUCCIÓN

Las tecnologías de fabricación aditiva (AMT) o impresión 3D no son particularmente nuevas, ya que los prototipos básicos surgieron en laboratorios académicos durante la década de 1970. Las ideas embrionarias han evolucionado rápidamente, dando lugar a la construcción de máquinas profesionales durante la década de 1980 (Canesa, Fonda, Zennaro, 2013; Dizon, Espera, Chen, y Advincula, 2018).

Sin embargo, dichas máquinas eran limitadas, y su producto era caro y solo útil como herramienta de visualización sin un fin productivo.

La evolución de la AMT condujo a una amplia variedad de procedimientos, en los que se han empleado tintas, resinas, polímeros plásticos y cerámicas/metales en polvo como materiales de construcción. Al principio, el modelado por deposición de filamentos poliméricos (FDM) era el procedimiento líder en AMT. Hoy en día, entre todos los procedimientos existentes en el mercado, FDM sigue siendo el procedimiento más empleado, cubriendo más del 51 % de las aplicaciones de fabricación aditiva en todo el mundo (Dizon et al., 2018).